JP2016070607A - Oil separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機から吐出された冷凍機油を含有する気相冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータに関する。 The present invention relates to an oil separator that separates refrigerating machine oil from a gas-phase refrigerant containing refrigerating machine oil discharged from a compressor.
空気調和装置などのヒートポンプサイクルには圧縮機が用いられる。そして、この圧縮機の各摺動部を潤滑するため、冷凍機油が一般に用いられる。この冷凍機油は、冷媒循環系内を流れる冷媒に伴い、冷媒循環系内を循環する。 A compressor is used in a heat pump cycle such as an air conditioner. And in order to lubricate each sliding part of this compressor, refrigerator oil is generally used. This refrigerating machine oil circulates in the refrigerant circulation system with the refrigerant flowing in the refrigerant circulation system.
そして、圧縮機の吸入側より吸入された冷凍機油、あるいは、圧縮機を包含するシェル容器内に貯留された冷凍機油は、圧縮機内部の各摺動部に供給され、各摺動部の潤滑に用いられる。それだけでなく、冷凍機油は、圧縮機の作動室に供給され、作動室内の隙間をシールすることにより、気化した冷媒の漏れを防止することにも用いられる。 The refrigerating machine oil sucked from the suction side of the compressor or the refrigerating machine oil stored in the shell container including the compressor is supplied to each sliding part inside the compressor, and lubrication of each sliding part is performed. Used for. In addition, the refrigerating machine oil is supplied to the working chamber of the compressor and is used to prevent the leakage of the vaporized refrigerant by sealing the gap in the working chamber.
ところで、上記冷媒循環系において、圧縮機から吐出された冷媒に冷凍機油が多く含まれると、熱交換器の伝熱管の内壁面に冷凍機油が付着しやすくなる。伝熱管の内壁面に付着した冷凍機油は、伝熱管の伝熱を阻害し、熱交換器の伝熱効率を悪化させ、また、圧力損失を増加させる要因になる。 By the way, in the above refrigerant circulation system, if the refrigerant discharged from the compressor contains a large amount of refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil tends to adhere to the inner wall surface of the heat transfer tube of the heat exchanger. The refrigerating machine oil adhering to the inner wall surface of the heat transfer tube hinders the heat transfer of the heat transfer tube, deteriorates the heat transfer efficiency of the heat exchanger, and increases the pressure loss.
このような事態を回避するため、冷媒循環系内にオイルセパレータが設けられる。オイルセパレータは、圧縮機から吐出される冷媒から冷凍機油を分離し、その冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻すものである。 In order to avoid such a situation, an oil separator is provided in the refrigerant circulation system. The oil separator separates the refrigerating machine oil from the refrigerant discharged from the compressor, and returns the refrigerating machine oil to the suction side of the compressor.
従来、特許文献1に示されるように、圧力容器の上部鏡板に導入管および導出管を備え、上部鏡板の内壁より下方垂直に設けられ、下方に向かって径が小さくなり、下端が開口した略円錐形状の仕切部材を備えたオイルセパレータが知られている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, an upper end plate of a pressure vessel is provided with an introduction tube and a lead-out tube, is provided vertically below an inner wall of the upper end plate, has a diameter that decreases downward, and is open at its lower end. An oil separator provided with a conical partition member is known.
図1は、従来のオイルセパレータ1の構成を示す図である。図1は、従来のオイルセパレータ1の圧力容器の中心軸を通り、その中心軸に平行な平面で切断した場合の断面図である。図1において、実線の矢印は気相冷媒の動きを示しており、破線の矢印は冷凍機油の動きを示している。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional oil separator 1. FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional oil separator 1 cut through a plane parallel to the central axis of the pressure vessel. In FIG. 1, the solid line arrows indicate the movement of the gas-phase refrigerant, and the broken line arrows indicate the movement of the refrigerating machine oil.
このオイルセパレータ1では、導入管3から流入した気相冷媒と冷凍機油との混合体(以下、混合体という)を、圧力容器2内に設けられた略円錐形状の仕切部材4の内壁に向かって衝突させ、慣性力によって冷凍機油を分離する。
In the oil separator 1, a mixture of the gas-phase refrigerant and the refrigerating machine oil flowing from the introduction pipe 3 (hereinafter referred to as a mixture) is directed to the inner wall of the substantially conical partition member 4 provided in the
また、オイルセパレータ1では、仕切部材4の内壁に衝突した混合体を、その内壁面に沿って下降しながら高速回転させ、遠心力によって冷凍機油を分離する。 Moreover, in the oil separator 1, the mixture which collided with the inner wall of the partition member 4 is rotated at high speed while descending along the inner wall surface, and the refrigerating machine oil is separated by centrifugal force.
さらに、オイルセパレータ1では、圧力容器2の底部に到達した混合体を、仕切部材4と圧力容器2の内壁の間を上昇しながら高速回転させ、遠心力によって冷凍機油を分離する。
Further, in the oil separator 1, the mixture that has reached the bottom of the
また、オイルセパレータ1では、仕切部材4と圧力容器2の内壁の間を上昇する混合体を、仕切部材4と圧力容器2の内壁の間に設けられた網目状部材5に通過させ、網目状部材5による捕集により冷凍機油を分離する。
In the oil separator 1, the mixture rising between the partition member 4 and the inner wall of the
ところで、上述した従来のオイルセパレータ1では、導入管3の開口部は、圧力容器2内に設けられた仕切部材4の内部空間6に配置されている。よって、導入管3から流入した混合体は、仕切部材4の内部空間6において下降する旋回流となる。この旋回流は、圧力容器2の底部に到達後、上昇する旋回流に転じ、仕切部材4の外壁と圧力容器2の内壁の間を通過して、圧力容器2の上部側面に設けられた導出管7から排出される。
By the way, in the above-described conventional oil separator 1, the opening of the introduction pipe 3 is disposed in the
しかしながら、従来のオイルセパレータ1では、仕切部材4の内部空間6において気相冷媒から分離された冷凍機油の油滴は、仕切部材4の内壁面に付着し、仕切部材4の下端から落下し、反転上昇した旋回流に油滴が巻き込まれる。しかし、反転上昇した旋回流は、仕切部材4の外周を通過するため、流速が低下し、巻き込んだ油滴を効果的に分離することが難しくなる。その結果、冷凍機油の分離率の低下を招くという問題がある。
However, in the conventional oil separator 1, the oil droplets of the refrigerating machine oil separated from the gas-phase refrigerant in the
本発明の目的は、圧力容器内に仕切部材を備えた構成において、冷凍機油に対する衝突分離効果を高め、冷凍機油の分離率を向上することができるオイルセパレータを提供することである。 An object of the present invention is to provide an oil separator capable of enhancing the collision separation effect on the refrigeration oil and improving the separation rate of the refrigeration oil in a configuration including a partition member in the pressure vessel.
本発明のオイルセパレータは、円筒状の容器と、冷凍機油が混合した冷媒を前記容器の内部に導入する導入管と、前記導入管の開口部よりも下方に開口部が設けられ、該開口部から前記冷凍機油が分離された冷媒を前記容器の外部に導出する導出管と、前記導出管の開口部に接続され、前記容器の底部に向かって拡径した漏斗状の仕切部材と、を備える構成を採る。 The oil separator of the present invention includes a cylindrical container, an introduction pipe for introducing a refrigerant mixed with refrigerating machine oil into the container, and an opening provided below the opening of the introduction pipe. A lead-out pipe that guides the refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated to the outside of the container, and a funnel-shaped partition member that is connected to the opening of the lead-out pipe and that expands toward the bottom of the container. Take the configuration.
本発明によれば、圧力容器内に仕切部材を備えた構成において、冷凍機油に対する衝突分離効果を高め、冷凍機油の分離率を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structure provided with the partition member in the pressure vessel, the collision separation effect with respect to refrigerating machine oil can be improved, and the separation rate of refrigerating machine oil can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
まず、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外ユニットについて説明する。 First, an outdoor unit of an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described.
図2は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外ユニット100の全体構成を示す冷媒回路図である。この室外ユニット100は、後述する実施の形態1〜4に係るオイルセパレータ10a〜10dが適用される室外ユニットの一例である。よって、オイルセパレータ10a〜10dの適用範囲は、図2に示す室外ユニット100に限定されるものではない。
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the overall configuration of the
室外ユニット100は、オイルセパレータ10と、能力可変型の圧縮機(DCインバータ圧縮機)30と、室外熱交換器31と、膨張弁32と、四方弁33と、レシーバタンク34と、アキュムレータ35と、を備える。
The
圧縮機30の吸込口には、アキュムレータ35を介して延伸する吸込管41が接続される。また、圧縮機30の吐出口には、吐出管42Aが接続されている。吐出管42Aは、オイルセパレータ10の導入管11(後述する図3、図7〜図9参照)と接続される。また、吐出管42Bは、オイルセパレータ10の導出管13(後述する図3、図7〜図9参照)および四方弁33と接続されている。
A
室外熱交換器31の一端と吐出管42Bとは、四方弁33を介して接続されている。また、室外熱交換器31の一端と管路43も、四方弁33を介して接続されている。この管路43は、アキュムレータ35を介して圧縮機30の吸込管41と接続されている。
One end of the
また、吐出管42Bとガス管46とは、四方弁33を介して接続されている。また、管路43とガス管46も、四方弁33を介して接続されている。
Further, the discharge pipe 42 </ b> B and the
室外熱交換器31の他端は、膨張弁32およびレシーバタンク34に接続され、さらに冷媒配管44を介して液管45に接続されている。
The other end of the
また、オイルセパレータ10には、オイルセパレータ10内に溜まった冷凍機油を圧縮機30の吸込管41に戻すオイル出口管24が接続されている。オイル出口管24は、オイル戻し管47を介して吸込管41に接続されている。
The oil separator 10 is connected to an
上述した冷凍機油は、圧縮機30から吐出される気相冷媒に含まれる圧縮機30の潤滑用オイルである。オイルセパレータ10は、圧縮機30から吐出された気相冷媒から冷凍機油を分離し、分離した冷凍機油を圧縮機30の吸込側に戻すとともに、冷凍機油を除去した気相冷媒を四方弁33に供給する。
The refrigerating machine oil described above is a lubricating oil for the
なお、室外ユニット100は、液管45およびガス管46により室内ユニット(図示せず)に接続されている。本発明の各実施の形態に係る空気調和装置は、室外ユニット100と室内ユニットとの間で冷媒を循環させ、四方弁33を切り替えることで冷房運転あるいは暖房運転を行うことができるように構成されている。
The
以下、上述したオイルセパレータ10の実施の形態1〜4について説明する。 Hereinafter, the first to fourth embodiments of the oil separator 10 described above will be described.
(実施の形態1)
実施の形態1では、オイルセパレータが、圧力容器内の導出管の先端に、圧力容器の底部に向かって拡径した漏斗状の仕切部材を備え、仕切部材の外壁と圧力容器の内壁との間の空間に気相冷媒を流入させ、仕切部材の内部から気相冷媒を流出させる。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, the oil separator includes a funnel-shaped partition member having an enlarged diameter toward the bottom of the pressure vessel at the tip of the outlet pipe in the pressure vessel, and is provided between the outer wall of the partition member and the inner wall of the pressure vessel. The gas phase refrigerant is caused to flow into the space, and the gas phase refrigerant is caused to flow out from the inside of the partition member.
まず、本実施の形態に係るオイルセパレータ10aの構成について図3を用いて説明する。図3は、オイルセパレータ10aの圧力容器の中心軸を通り、その中心軸に平行な平面で切断した場合の断面図である。
First, the configuration of the
図3に示すように、オイルセパレータ10aは、円筒状の密閉容器である圧力容器20を備える。圧力容器20は、上下端が開口した円筒状の胴体容器23と、胴体容器23の上端に接続される上部鏡板18と、胴体容器23の下端に接続される下部鏡板19とで構成される。
As shown in FIG. 3, the
上部鏡板18と胴体容器23、および、下部鏡板19と胴体容器23とは、それぞれ、溶接等により結合される。これにより、胴体容器23の両端の開口部が密閉される。なお、上部鏡板18と胴体容器23、または、下部鏡板19と胴体容器23とは、一体形成されてもよい。
The
上部鏡板18の内側の空間である上部空間21には、後述する導入管11の開口部12から、圧縮機30により吐出された冷凍機油を含む気相冷媒が導入される。また、下部鏡板19の内側の空間である下部空間22には、圧力容器20内において気相冷媒から分離された冷凍機油が一時的に貯留され、オイル溜り27が形成される。
Vapor phase refrigerant containing refrigerating machine oil discharged by the
上部鏡板18には、導入管挿入孔28および導出管挿入孔29が形成されている。導入管挿入孔28および導出管挿入孔29には、それぞれ、導入管11および導出管13が鉛直方向または略鉛直方向に挿入され、導入管11および導出管13の外周全周がロウ付けにより閉封される。
The
導入管11および導出管13は、圧力容器20の中心軸AXと平行または略平行に設けられ、上部鏡板18を貫通している。導出管13は、圧力容器20の中心Cの位置に設けられる。一方、導入管11は、圧力容器20の中心Cからずれた位置に設けられる。このように、導入管11と導出管13は、互いに干渉することがないように配置されている。
The
上述したとおり、導入管11には、圧縮機30の吐出口から延出する吐出管42Aが接続されている。よって、圧縮機30により吐出された冷凍機油を含む気相冷媒は、吐出管42Aを介して導入管11へ導入される。
As described above, the discharge pipe 42 </ b> A extending from the discharge port of the
導入管11には、圧力容器20の底部に向かって鉛直下向きまたは略鉛直下向きに開口した開口部12が設けられている。この開口部12から、上記圧縮機30から吐出された冷凍機油を含む気相冷媒が圧力容器20の上部空間21へ送出される。この気相冷媒は、圧力容器29の底部へ向けて移動する下降流となる。
The
導出管13には、上記開口部12よりも下方の位置に、圧力容器20の底部に向かって鉛直下向きまたは略鉛直下向きに開口した開口部14が設けられている。開口部14の中心は、圧力容器20の中心軸AX上にあることが好ましい。この開口部14から、後述する仕切部材15の内部空間26を上昇する気相冷媒(上昇流)が導出管13へ流入する。
The
上述したとおり、導出管13には、四方弁33と接続された吐出管42Bが接続されている。よって、圧力容器20内において冷凍機油が分離された気相冷媒は、導出管13から圧力容器20の外部へ導出され、吐出管42Bへ流入する。
As described above, the
上記開口部14には、上下端が開口した漏斗状の仕切部材15の上端開口部が差し込まれ、導出管13の外周にロウ付けして固定されている。この仕切部材15の開口部の中心は、圧力容器20の中心軸AX上にあることが好ましい。なお、導出管13と仕切部材15を一体形成することで、コストダウンを図ってもよい。
An upper end opening portion of a funnel-shaped
仕切部材15は、圧力容器20の底部に向かって拡径しており、圧力容器20の底部に向かって流路断面積(水平断面積)が徐々に増加している。よって、仕切部材15の外壁と圧力容器20の内壁との間の空間である流路の断面積は、圧力容器20の底部に向かうにつれ減少している。
The diameter of the
下部鏡板19には、オイル出口管挿入孔36が形成されている。オイル出口管挿入孔36には、オイル出口管24が挿入される。
An oil outlet
上述したとおり、オイル出口管24は、オイル戻し管47に接続される。よって、下部空間22においてオイル溜り27を形成している冷凍機油は、オイル出口管24から圧力容器20の外部に排出され、オイル戻し管47へ流入する。
As described above, the
また、下部鏡板19には、2本の脚部25が設けられる。脚部25は、その上端部が下部鏡板19の外周面に溶接等により接合される。脚部25の下端部は、接地面(室外ユニット100の底板)に対して平行となるよう折り曲げられる。すなわち、脚部25は、略L字形状に形成される。
Further, the
圧力容器20は、脚部25により起立した状態で、接地面との間に間隔を空けて縦置き設置されるように構成されている。なお、図3の例では、脚部25を2つとしたが、3つ以上であってもよい。
The
次に、本実施の形態に係るオイルセパレータ10aにおける気相冷媒および冷凍機油の流れについて図3を用いて説明する。
Next, the flow of the gas-phase refrigerant and the refrigerating machine oil in the
オイルセパレータ10aにおいて、圧縮機30から吐出された高温の気相冷媒は、導入管11の開口部12を介して上部空間21に導入される。上述したとおり、この気相冷媒には、冷凍機油が含まれている。
In the
上部空間21に導入された気相冷媒は、圧力容器20の底面に向かって流下する下降流となる。この下降流が仕切部材15の外壁(傾斜面)に衝突すると、冷凍機油は、気相冷媒よりも密度が高いため、慣性力によって気相冷媒から分離される(衝突分離効果)。これにより仕切部材15の外壁に付着した冷凍機油は、仕切部材15の外壁を伝って下方へ移動し、仕切部材15の端面から圧力容器29の底部へ落下し、オイル溜り27を形成する。
The gas-phase refrigerant introduced into the
そして、下降流は、仕切部材15の拡径によって徐々に狭められた流路(すなわち、仕切部材15の外壁と胴体容器23の内壁との間の空間)を通過する際に流速を増加させ、圧力容器20の底部に衝突する。このとき、衝突分離効果により、気相冷媒から冷凍機油が分離する。分離された冷凍機油は、オイル溜り27を形成する。
Then, the downward flow increases the flow velocity when passing through the flow path gradually narrowed by the expansion of the partition member 15 (that is, the space between the outer wall of the
次に、圧力容器20の底部に到達した下降流は、反転して上昇する上昇流となる。この上昇流は、オイル溜り27の油面(液面)より上方の空間を流動する。具体的には、上昇流は、仕切部材15の内部空間26を通過して、導出管15の開口部14へ向かう流れとなる。このとき、上昇流が仕切部材15の内壁に衝突し、冷凍機油が気相冷媒から分離される。これにより仕切部材15の内壁に付着した冷凍機油は、自重により圧力容器29の底部へ落下し、オイル溜り27を形成する。
Next, the downward flow that has reached the bottom of the
その後、内部空間26を上昇流として通過した気相冷媒は、開口部14から導出管13に入り、吐出管42Bを介して四方弁33に供給される。
Thereafter, the gas-phase refrigerant that has passed through the
なお、オイル溜り27の冷凍機油は、上述したとおり、下部鏡板19に設けられたオイル出口管24から圧力容器20の外部に導出され、オイル戻し管47を経て圧縮機30の吸込口に戻される。
Note that the refrigeration oil in the
次に、本実施の形態に係るオイルセパレータ10aにおいて数値シミュレーションの結果得られた冷凍機油の分離率について説明する。
Next, the separation rate of refrigerating machine oil obtained as a result of numerical simulation in the
図4〜図6は、オイルセパレータ10aにおいて、モンテカルロ法を用いた数値シミュレーションにより得られた冷凍機油の分離率を示すグラフである。図4〜図6では、縦軸が冷凍機油の分離率を示しており、分離率が最大値のとき100%となるように相対評価したものである。 4 to 6 are graphs showing the separation rate of refrigerating machine oil obtained by numerical simulation using the Monte Carlo method in the oil separator 10a. 4 to 6, the vertical axis indicates the separation rate of the refrigerating machine oil, and the relative evaluation is performed so that the separation rate becomes 100% when the separation rate is the maximum value.
ここで、図4〜図6における各値は、以下のように定義される。すなわち、図3に示すように、仕切部材15における拡径側端面(下端開口部)の内径をD(以下、内径Dという)とする。また、導出管13の開口部14の位置から仕切部材15における拡径側端面までの距離、すなわち仕切部材15の内部空間26の高さをL(以下、高さLという)とする。また、仕切部材15における拡径側端面から圧力容器20の最底部までの距離をH(以下、距離Hという)とする。また、仕切部材15における拡径側端面からオイル溜り27の油面までの距離をY(以下、距離Yという)とする。また、圧力容器20の胴体容器23の内径をD1とし(以下、内径D1という)、導出管13の外径をD2(以下、外径D2という)とする。
Here, each value in FIGS. 4 to 6 is defined as follows. That is, as shown in FIG. 3, the inner diameter of the diameter-expansion side end face (lower end opening) of the
まず、図4について説明する。図4は、内径D1と外径D2の差に対する内径Dの割合(D/(D1−D2))と、冷凍機油の分離率との関係を示すグラフである。 First, FIG. 4 will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of the inner diameter D to the difference between the inner diameter D1 and the outer diameter D2 (D / (D1-D2)) and the separation rate of the refrigerating machine oil.
図4に示すように、D/(D1−D2)が20%未満の場合、冷凍機油の分離率は、97%程度以下となる。一方で、図4に示すように、D/(D1−D2)が60%より大きい場合、仕切部材15における拡径側端面から圧力容器20の底部に向かって流路が大きく拡大するため、オイルセパレータ10aの圧力損失が上昇する。圧力損失は解析的に流路断面積縮小率から求めた流量増加分の2乗に比例することから、D/(D1−D2)が60%の場合、それが100%の場合に比べて約3倍になる。
As shown in FIG. 4, when D / (D1-D2) is less than 20%, the separation rate of the refrigerating machine oil is about 97% or less. On the other hand, as shown in FIG. 4, when D / (D1-D2) is larger than 60%, the flow path greatly expands from the diameter-enlarged side end face of the
このようなことから、冷凍機油の分離率の低下を冷凍機油の分離率の最大値から3%程度に抑制しながら圧力損失の増加も抑制するためには、オイルセパレータ10aにおいて、20%≦D/(D1−D2)×100≦60%を満たすように構成することが望ましい。
Therefore, in order to suppress an increase in pressure loss while suppressing a decrease in the refrigerating machine oil separation rate to about 3% from the maximum value of the refrigerating machine oil separation rate, in the
次に、図5について説明する。図5は、距離Hに対する距離Yの割合と、冷凍機油の分離率との関係を示すグラフである。 Next, FIG. 5 will be described. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ratio of the distance Y to the distance H and the refrigerating machine oil separation rate.
図5に示すように、Y/Hの値が70%以下の場合、オイル溜り27の油面が上昇することで圧力容器20内部の空間が減少するため、冷凍機油の分離率は99.5%程度以下となる。
As shown in FIG. 5, when the value of Y / H is 70% or less, the space inside the
このようなことから、冷凍機回路中に存在する冷凍機油がすべてオイルセパレータ10aに貯留された場合でも、冷凍機油の分離率の低下を冷凍機油の分離率の最大値から0.5%程度以下に抑制するためには、オイルセパレータ10aにおいて、オイルセパレータ10a内に最大量貯油できる冷凍機油の高さ(H−Y)が70%≦Y/H×100≦100%を満たすように構成することが望ましい。
For this reason, even when all the refrigerating machine oil present in the refrigerating machine circuit is stored in the
次に、図6について説明する。図6は、距離Hに対する高さLの割合と、冷凍機油の分離率との関係を示すグラフである。 Next, FIG. 6 will be described. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ratio of the height L to the distance H and the separation rate of the refrigerating machine oil.
図6に示すように、L/Hの値が60%未満の場合、冷凍機油の分離率は99.5%程度以下となる。 As shown in FIG. 6, when the value of L / H is less than 60%, the refrigerating machine oil separation rate is about 99.5% or less.
このようなことから、冷凍機油の分離率の低下を冷凍機油の分離率の最大値から0.5%程度以下に抑制するためには、オイルセパレータ10aにおいて、60%≦L/H×100≦100%を満たすように構成することが望ましい。
Therefore, in order to suppress the decrease in the separation rate of the refrigerating machine oil to about 0.5% or less from the maximum value of the refrigerating machine oil separation rate, 60% ≦ L / H × 100 ≦ in the
以上説明したように、本実施の形態のオイルセパレータは、圧力容器内の導出管の先端に、圧力容器の底部に向かって拡径した漏斗状の仕切部材を備え、仕切部材の外壁と圧力容器の内壁との間の空間に気相冷媒を流入させ、仕切部材の内部から気相冷媒を流出させることを特徴とする。仕切部材の内径は圧力容器(胴体容器)の内径よりも小さいため、上昇流の速度は、下降流の速度よりも速くなる。よって、上昇流が仕切部材の下端から落下する油滴を巻き込んだ場合でも、上昇流が仕切部材の内壁に衝突することで、巻き込んだ油滴を効率よく分離することができる。すなわち、本実施の形態のオイルセパレータでは、冷凍機油に対する衝突分離効果を高め、冷凍機油の分離率を向上させることができる。 As described above, the oil separator according to the present embodiment includes a funnel-shaped partition member having a diameter expanded toward the bottom of the pressure vessel at the tip of the outlet pipe in the pressure vessel, and the outer wall of the partition member and the pressure vessel The gas phase refrigerant is caused to flow into a space between the inner wall and the gas phase refrigerant to flow out from the inside of the partition member. Since the inner diameter of the partition member is smaller than the inner diameter of the pressure vessel (body vessel), the upward flow speed is higher than the downward flow speed. Therefore, even when the rising flow entrains oil droplets falling from the lower end of the partition member, the entraining oil droplets can be efficiently separated by colliding with the inner wall of the partition member. That is, in the oil separator according to the present embodiment, it is possible to enhance the collision separation effect on the refrigerating machine oil and improve the refrigerating machine oil separation rate.
(実施の形態2)
実施の形態2では、オイルセパレータが、漏斗状の仕切部材に、その内壁面で捕らえた冷凍機油の油滴を圧力容器内に戻す貫通孔を備える。
(Embodiment 2)
In
本実施の形態に係るオイルセパレータ10bの構成について図7を用いて説明する。図7は、オイルセパレータ10bの圧力容器の中心軸を通り、その中心軸に平行な平面で切断した場合の断面図である。なお、図7において、図3と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
The configuration of the
図7に示すように、オイルセパレータ10bでは、仕切部材15において、導出管13との接続部分の近傍に複数の貫通孔16が形成されている。なお、貫通孔16の数は、任意であるが、例えば、仕切部材15の外周に沿って等間隔で形成されることが好ましい。また、貫通孔16は、図7に示す楕円の形状に限定されず、例えば、円形、矩形などの形状でもよい。
As shown in FIG. 7, in the
仕切部材15の内部空間26内で分離された冷凍機油は、内部空間6を上昇する上昇流(または上昇旋回流)に伴い、仕切部材15の内壁を伝って移動し、導出管13へ向かう。このとき、仕切部材15の内壁を伝う冷凍機油のうち大きい油滴は、自重により圧力容器20の底部へ向かって落下する。
The refrigerating machine oil separated in the
その一方で、仕切部材15の内壁を伝う冷凍機油のうち小さい油滴(自重により落下しない大きさの油滴)は、貫通孔16に到達すると、貫通孔16を通過して仕切部材15の外壁側へ移動する。そして、仕切部材15の外壁上に移動した油滴は、仕切部材15の外壁と圧力容器20の内壁との間を下降する下降流により下方に導かれる。そして、仕切部材15の端面からオイル溜り27へと落下する。
On the other hand, small oil droplets (oil droplets of a size that does not fall due to their own weight) out of the refrigerating machine oil that travels on the inner wall of the
以上説明したように、本実施の形態のオイルセパレータは、仕切部材15に複数の貫通孔16を備えることにより、仕切部材15の内部空間26内で分離された冷凍機油が導出管13に流入する前に、再び圧力容器20内に戻すことができるので、冷凍機油の分離率を大きく向上させることができる。
As described above, the oil separator according to the present embodiment includes the plurality of through
なお、本実施の形態のオイルセパレータでは、オイル溜り27の油面が上昇して仕切部材15の下端に到達した場合、冷凍機油を含んだ気相冷媒が貫通孔16を通過し、出口管13より排出される。このとき、オイルセパレータの圧力損失が大きくなるため、差圧計を用いて油面管理を行うこともできる。
In the oil separator of the present embodiment, when the oil level of the
(実施の形態3)
実施の形態3では、オイルセパレータが、圧力容器の壁面に対して略垂直に挿入された導入管を備え、その導入管の開口部の開口方向を水平方向または略水平方向にする。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3, the oil separator includes an introduction pipe inserted substantially perpendicular to the wall surface of the pressure vessel, and the opening direction of the opening of the introduction pipe is set to the horizontal direction or the substantially horizontal direction.
本実施の形態に係るオイルセパレータ10cの構成について図8を用いて説明する。図8は、オイルセパレータ10cの圧力容器の中心軸を通り、その中心軸に平行な平面で切断した場合の断面図である。なお、図8において、図3と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
The configuration of the
図8に示すように、オイルセパレータ10cでは、胴体容器23の壁面に導入管挿入孔28が形成されている。導入管挿入孔28には、導入管11が水平方向または略水平方向に挿入され、導入管11の外周全周がロウ付けにより閉封される。
As shown in FIG. 8, in the
導入管11には、圧力容器20(例えば、胴体容器23)の内壁面に向かって水平方向または略水平方向に開口した開口部12が設けられている。この開口部12から、上記冷凍機油を含んだ気相冷媒が圧力容器20の内部へ送出される。
The
そして、開口部12から送出された気相冷媒は、圧力容器20の内壁に衝突する衝突噴流となった後、圧力容器20の内壁面に沿って旋回しながら下降する高速の下降旋回流となる。
The gas-phase refrigerant delivered from the
この下降旋回流が圧力容器20(例えば胴体容器23)の内壁に衝突すると、衝突分離効果により気相冷媒から分離される。また、この衝突分離効果により分離されなかった冷凍機油は、下降旋回流の旋回により発生する遠心力によって、圧力容器20の外側半径方向に飛散し、気相冷媒から分離される(遠心分離効果)。このようにして圧力容器20の内壁に付着した冷凍機油は、圧力容器20の内壁を伝って下方へ移動し、圧力容器20の底部へ到達し、オイル溜り27を形成する。
When this downward swirling flow collides with the inner wall of the pressure vessel 20 (for example, the body vessel 23), it is separated from the gas phase refrigerant by the collision separation effect. Further, the refrigerating machine oil that has not been separated by the collision separation effect is scattered in the outer radial direction of the
そして、下降旋回流は、仕切部材15の拡径によって徐々に狭められた流路(すなわち、仕切部材15の外壁と胴体容器23の内壁との間の空間)を通過する。このとき、流路の水平断面は徐々に縮小するため、下降旋回流の流速が増加し、冷凍機油の油滴に働く遠心力が大きくなる。その結果、上記流路では、遠心分離効果により、より多くの冷凍機油が気相冷媒から分離する。
Then, the downward swirling flow passes through a flow path (that is, a space between the outer wall of the
また、流速が増加した下降旋回流は、圧力容器20の底部に衝突する。このとき、衝突分離効果により、気相冷媒から冷凍機油が分離する。分離された冷凍機油は、オイル溜り27を形成する。
Further, the descending swirl flow with the increased flow velocity collides with the bottom of the
次に、圧力容器20の底部に到達した下降旋回流は、反転して上昇する上昇旋回流となる。この上昇旋回流は、オイル溜り27の油面(液面)より上方の空間を流動する。具体的には、上昇旋回流は、仕切部材15の内部空間26を通過して、導出管13の開口部14へ向かう流れとなる。このとき、上昇旋回流が仕切部材15の内壁に衝突し、衝突分離効果により、冷凍機油が気相冷媒から分離される。
Next, the downward swirling flow that has reached the bottom of the
また、内部空間26の水平断面は徐々に縮小するため、上昇旋回流の流速が増加し、冷凍機油の油滴に働く遠心力が大きくなる。その結果、内部空間26では、遠心分離効果により、より多くの冷凍機油が気相冷媒から分離する。このようにして仕切部材15の内壁に付着した冷凍機油は、自重により圧力容器20の底部へ落下し、オイル溜り27を形成する。
Moreover, since the horizontal cross section of the
次に、内部空間26を上昇旋回流として通過した気相冷媒は、開口部14から導出管13に入り、吐出管42Bを介して四方弁33に供給される。
Next, the gas-phase refrigerant that has passed through the
なお、オイル溜り27の冷凍機油は、上述したとおり、下部鏡板19に設けられたオイル出口管24から圧力容器20の外部に導出され、オイル戻し管47を経て圧縮機30の吸込口に戻される。
Note that the refrigeration oil in the
以上説明したように、本実施の形態のオイルセパレータでは、導入管の開口部の開口方向を水平方向または略水平方向にすることで、気相冷媒の旋回流を生じさせる。これにより、衝突噴流による衝突分離効果だけでなく、旋回流による遠心分離効果も得ることができ冷凍機油の分離率を大きく向上させることができる。 As described above, in the oil separator according to the present embodiment, the swirling flow of the gas-phase refrigerant is generated by setting the opening direction of the opening portion of the introduction pipe to the horizontal direction or the substantially horizontal direction. Thereby, not only the collision separation effect by the collision jet but also the centrifugal separation effect by the swirling flow can be obtained, and the separation rate of the refrigerating machine oil can be greatly improved.
また、気相冷媒の循環量が少ない場合、オイルセパレータの径を小さくする方が遠心力を大きくすることができるが、上部鏡板18の径も小さくしなければならず、導入管および導出管を上部鏡板に備えることが困難となる。これに対し、本実施の形態のオイルセパレータでは、導入管を上部鏡板18ではなく胴体容器23に備えるので、上部鏡板18の径が小さい場合でも、導入管11および導出管13が干渉することがない。
Further, when the circulation amount of the gas-phase refrigerant is small, the centrifugal force can be increased by reducing the diameter of the oil separator, but the diameter of the
また、図8に示すように、導出管13および仕切部材15が、導出管13の開口部14の中心および仕切部材15の開口部の中心が圧力容器20の中心軸AX上に位置するように設けられる場合、圧力容器20の内壁面に沿って旋回する下降旋回流を乱すことがない。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、図8に示すように、導出管13の開口部14の中心が圧力容器20の中心軸AX上に位置することで、導出管13の開口部14が圧力容器20の内壁面に沿って旋回する下降旋回流の中央に位置するため、飛散した冷凍機油が導出管13の開口部14から排出されることを抑制でき、冷凍機油がほとんど除去された気相冷媒を四方弁33に接続された吐出管42Bに導くことができる。
Further, as shown in FIG. 8, the center of the
また、本実施の形態において、開口部12から圧力容器20内へ送出される気相冷媒を効率よく旋回させるため、開口部12の開口方向を、その開口方向にある圧力容器20の内壁面の法線方向と非平行としてもよい。これにより、開口部12から送出された気相冷媒が、圧力容器20の内壁面に垂直な方向以外の方向に逸れて流れることになる。その結果、運動エネルギーが失われることなく、高速の下降旋回流が生じる。この高速の下降旋回流による遠心分離効果により、冷凍機油の分離率をさらに向上させることができる。
Further, in the present embodiment, in order to efficiently swirl the gas phase refrigerant sent from the
なお、本実施の形態で説明した下降旋回流を発生させる構成は、上述した実施の形態1、2および後述する実施の形態4のオイルセパレータに適用することもできる。例えば、図3に示した実施の形態1のオイルセパレータ10aの場合、圧力容器20内の導入管11を湾曲させることで、開口部12の開口方向を水平方向または略水平方向としてもよい。これにより、冷凍機油を含んだ気相冷媒は開口部12から水平方向または略水平方向に送出され、圧力容器20の内壁(例えば、上部鏡板18の内壁または胴体容器23の内壁)に衝突し、下降旋回流が生じる。これにより、実施の形態1においても、本実施の形態と同じように、下降旋回流による遠心分離効果により、冷凍機油の分離率をより向上させることができる。
In addition, the structure which generate | occur | produces the downward swirling flow demonstrated in this Embodiment can also be applied to the oil separator of
(実施の形態4)
実施の形態4では、オイルセパレータが、圧力容器の内壁と仕切部材の外壁との間に網目状部材を備える。
(Embodiment 4)
In Embodiment 4, the oil separator includes a mesh member between the inner wall of the pressure vessel and the outer wall of the partition member.
本実施の形態に係るオイルセパレータ10dの構成について図9を用いて説明する。図9は、オイルセパレータ10dの圧力容器の中心軸を通り、その中心軸に平行な平面で切断した場合の断面図である。なお、図9において、図3と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
The configuration of the
図9に示すように、オイルセパレータ10dは、圧力容器20(例えば、胴体容器23)の内壁と仕切部材15の外壁との間にメッシュフィルタなどの編目状部材17を備える。なお、図9の例では、仕切部材15の拡径側端面の近傍に網目状部材17を設けるようにしたが、網目状部材17の設置位置は、仕切部材15の拡径側端面よりも上方であってもよい。
As shown in FIG. 9, the
冷凍機油を含んだ気相冷媒の下降流(または下降旋回流)が編目状部材17を通過するとき、網目状部材17により冷凍機油が捕捉され、気相冷媒から冷凍機油が分離される。
When the downward flow (or downward swirling flow) of the gas-phase refrigerant containing the refrigeration oil passes through the
以上説明したように、本実施の形態のオイルセパレータでは、圧力容器の内壁と仕切部材の外壁との間に網目状部材を備えることで、気相冷媒が編目状部材を通過するときに気相冷媒から冷凍機油を効果的に分離することができ、冷凍機油の分離率を大きく向上させることができる。 As described above, in the oil separator according to the present embodiment, the mesh member is provided between the inner wall of the pressure vessel and the outer wall of the partition member, so that the gas phase refrigerant passes through the stitch member. The refrigerating machine oil can be effectively separated from the refrigerant, and the refrigerating machine oil separation rate can be greatly improved.
また、気相冷媒の循環量が多い場合、気相冷媒が圧力容器20内に留まる時間が少なくなる。この場合、油分離率が相対的に低下するが、本実施の形態のオイルセパレータでは、網目状部材を備えることで、冷凍機油の分離率の低下を抑制できる。
In addition, when the circulation amount of the gas phase refrigerant is large, the time during which the gas phase refrigerant remains in the
なお、上記実施の形態は本発明を適用した具体的態様の一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、上記実施の形態とは異なる態様で本発明を実施することも可能である。 In addition, the said embodiment is only an example of the specific aspect to which this invention is applied, and does not limit this invention. That is, it is possible to implement the present invention in a mode different from the above embodiment.
例えば、上記実施の形態では、オイルセパレータ10(すなわち、オイルセパレータ10a〜10d)が、インバータ式の圧縮機30を一台備える空気調和装置に使用される場合について説明したが、これに限らず、インバータ式の圧縮機と定速圧縮機とを複数台備えた空気調和装置に使用されてもよい。また、オイルセパレータ10は、ガスヒートポンプ式の空気調和装置に使用されてもよい。さらに、オイルセパレータ10は、空気調和装置に限らず、潤滑油を含んだ気相流体から潤滑油を分離する装置に用いられてもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the oil separator 10 (that is, the
また、例えば、上記実施の形態では、漏斗状の仕切部材15の傾斜面を直線状としたが、これに限定されない。例えば、図10Aに示すように、仕切部材15aの傾斜面に複数の段差を形成してもよい。または、例えば、図10Bに示すように、仕切部材15bの傾斜面を曲線状に形成してもよい。このような構成により、気相冷媒が傾斜面に衝突する面積を増やすことができ、より衝突分離効果を高めることができる。
For example, in the said embodiment, although the inclined surface of the funnel-shaped
本発明は、気相冷媒に含まれる冷凍機油を分離するオイルセパレータに用いるのに好適である。 The present invention is suitable for use in an oil separator that separates refrigeration oil contained in a gas-phase refrigerant.
1、10、10a、10b、10c、10d オイルセパレータ
2、20 圧力容器
3、11 導入管
4、15、15a、15b 仕切部材
5、17 網目状部材
6、26 内部空間
7、13 導出管
12、14 開口部
16 貫通孔
18 上部鏡板
19 下部鏡板
21 容器上部
22 容器下部
23 胴体容器
24 オイル出口管
25 脚部
27 オイル溜り
28 導入管挿入孔
29 導出管挿入孔
30 圧縮機
31 室外熱交換器
32 膨張弁
33 四方弁
34 レシーバタンク
35 アキュムレータ
36 オイル出口管挿入孔
41 吸込管
42A 吐出管
42B 吐出管
43 管路
44 冷媒配管
45 液管
46 ガス管
47 オイル戻し管
100 室外ユニット
1, 10, 10a, 10b, 10c,
Claims (7)
冷凍機油が混合した冷媒を前記容器の内部に導入する導入管と、
前記導入管の開口部よりも下方に開口部が設けられ、該開口部から前記冷凍機油が分離された冷媒を前記容器の外部に導出する導出管と、
前記導出管の開口部に接続され、前記容器の底部に向かって拡径した漏斗状の仕切部材と、
を備えたことを特徴とするオイルセパレータ。 A cylindrical container;
An introduction pipe for introducing a refrigerant mixed with refrigerating machine oil into the container;
An outlet pipe that is provided with an opening below the opening of the introduction pipe, and leads out the refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated from the opening to the outside of the container;
A funnel-shaped partition member connected to the opening of the outlet pipe and having a diameter expanded toward the bottom of the container;
An oil separator characterized by comprising
請求項1記載のオイルセパレータ。 The center of the opening of the outlet pipe and the center of the opening of the partition member are on the central axis of the container,
The oil separator according to claim 1.
請求項1または2記載のオイルセパレータ。 A plurality of through holes are formed in the partition member,
The oil separator according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載のオイルセパレータ。 The opening of the introduction pipe is open in a horizontal direction or a substantially horizontal direction,
The oil separator according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のオイルセパレータ。 Further comprising a mesh member between the inner wall of the container and the outer wall of the partition member,
The oil separator according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のオイルセパレータ。 A plurality of steps are formed on the inclined surface of the partition member.
The oil separator according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から5のいずれか1項に記載のオイルセパレータ。 The inclined surface of the partition member is curved.
The oil separator according to any one of claims 1 to 5.
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